xx 大學 全 日 制 普 通 本 科 生 畢 業(yè) 設 計 馬鈴薯清洗機的設計 THE DESIGN OF THE SWEET POTATO WASHING MACHINE 學生姓名 學 號 年級專業(yè)及班級 機械設計制造及其自動 化 指導老師及職稱 教授 學 部 提交日期 年 5 月 xx 大學全日制普通本科生 畢業(yè)設計誠信聲明 本人鄭重聲明 所呈交的本科畢業(yè)論文是本人在指導老師的指導下 進行研究工作所取得的成果 成果不存在知識產權爭議 除文中已經注 明引用的內容外 本論文不含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫過的 作品成果 對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體在文中均作了明確 的說明并表示了謝意 同時 本論文的著作權由本人與 xx 大學 指導教 師共同擁有 本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔 畢業(yè)設計作者簽名 年 月 日 目 錄 摘要 1 關鍵詞 1 1 前言 2 2 清洗機的結構及工作原理 3 2 1清洗機的結構 3 2 2馬鈴薯清洗機的工作原理 3 3 總體方案的論證 4 4 總體方案的論證 4 4 1 方案一 齒輪傳動 4 4 2 方案二 帶傳動 5 4 3 方案三 鏈傳動 5 5 結構設計 6 5 1 選用電動機 6 5 2 機械傳動裝置的總體設計與計算 8 5 3 機械傳動件的設計計算 9 5 3 1 鏈條的設計與計算 10 5 3 2 滾子鏈的靜強度計算 11 5 4 鏈輪基本參數(shù)和主要尺寸 11 5 5 摩擦輪的設計與計算 14 5 5 1 摩擦輪方案選擇 14 5 5 2 摩擦輪的材料 16 5 5 3 摩擦輪傳動的設計和計算 16 5 6 軸的設計和計算 18 5 6 1 軸的材料 18 5 6 2 軸的結構設計 18 5 6 3軸的強度的校核 18 5 7軸承蓋的設計計算 21 5 8 聯(lián)軸器計算及選擇 22 5 8 1 聯(lián)軸器的選用 22 5 8 2 聯(lián)軸器的型號和主要尺寸 22 5 9 軸承的選擇和潤滑及其壽命計算 23 5 9 1 軸承的選擇 23 5 9 2 軸承壽命計算 23 5 9 3軸承的潤滑 24 5 10 滾筒材料的選擇 24 6 結論 25 7 總結 26 參考文獻 26 致謝 27 1 馬鈴薯清洗機的設計 摘 要 滾筒式清洗機是借圓形滾筒的轉動 使原料在其中不斷地翻轉 同時用水 管噴射高壓水來沖洗翻動的原料 以達到清洗目的 污水和泥沙由滾筒的網孔經底部集水 斗排出 該機用于清洗馬鈴薯 本滾筒式清洗機 是一種比較實用的食品初加工機械 它 是由機架 電機 皮帶傳動系統(tǒng) 減速器 聯(lián)軸器 鏈輪傳動系統(tǒng) 軸承 螺旋式滾筒 沖洗水管 進出料機構組成 電機 減速器固定在機架上 電機通過皮帶傳動系統(tǒng)與減速 機相連 減速機通過聯(lián)軸器與小鏈輪相連 大鏈輪帶動滾筒上的摩擦輪而使得滾筒轉動 滾筒內部有螺旋導板 在旋轉的同時 通過螺旋導軌實行原料的推進 本新型滾筒式清洗 機具有結構簡單 能耗低 工作可靠 制造成本低的優(yōu)點 關鍵詞 清洗機 加工機械 滾筒式 螺旋 摩擦輪 2 The Design of the Sweet Potato Washing Machine Abstract Drum type washing machine is a circular cylinder by rotation in which the raw materials continue to flip while high pressure water spray with a hose to wash turning raw materials to achieve the cleaning purpose Water and sediment from the bottom of the drum set by Pelton mesh discharged Washing machine for sweet potato The drum washing machine is a relatively early use of food processing machinery which is from the rack motor belt drive system reducer coupling sprocket drive system bearings spiral rollers wash water block plate the material agencies Motor gear rack fixed to the motor through the belt drive system is connected with the reducer speed reducer is connected through the coupling and the small sprocket large sprocket driving the friction wheel roller and makes rotating drum drum inside have a spiral Guides in the rotation at the same time promote food discharge This new type of drum type washing machine has benefits of simple structure low energy consumption reliable low manufacturing cost Key words Washing Machine Food Processing Machinery Drum Type Spiral Friction Wheel 3 1 前言 食品機械行業(yè)是直接為食品工業(yè)服務的行業(yè) 食品工業(yè)的發(fā)展帶動了食品 機械的發(fā)展 而食品機械行業(yè)的科技進步與發(fā)展 又為食品工業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了有 利的物質條件 大大推動食品工業(yè)向前發(fā)展 隨著食品工業(yè)的發(fā)展 食品機械在食品工業(yè)中的地位越來越重要 現(xiàn)代化 的 食品機械不僅可以生產出高附加值的產品 而且可以提高資源的利用率 制造 業(yè)的高速發(fā)展 也促進了清洗設備 清洗劑等企業(yè)的快速進步 民用 工業(yè)兩 大清洗領域巨大的市場需求 造就了中國清洗行業(yè)嶄新的未來 為適應我國農產品快速發(fā)展需要 農產品清洗設備在我國逐步發(fā)展起來 許多農作物由于生長過程中必然會帶有泥土和農藥 所以清洗農作物的大量勞 動是影響我國農作物一個重要問題 如果采用大量人力的話必然導致勞動力資 源的浪費 所以生產一種農作物清洗機械對提高生產力具有重要影響 清洗按照精度的要求不同 主要分為一般工業(yè)清洗 精密工業(yè)清洗和超精 密工業(yè)清洗三大類 一般工業(yè)清洗包括車輛 輪船 飛機表面的清洗 一般只 能去掉比較粗大的污垢 精密工業(yè)清洗包括各種產品加工生產過程中的清洗 各種材料及設備表面的清洗等 以能夠去除微小的污垢粒子為特點 超精密清 洗包括精密工業(yè)生產過程中對機械零件 電子元件 光學部件等的超精密清洗 以清除極微小污垢顆粒為目的 近年來 干式清洗發(fā)展迅速 如激光清洗 紫 外線清洗 等離子清洗 干冰清洗 真空清洗等 在高 精 尖工業(yè)技術領域 得到快速發(fā)展 尤其是碳氫真空清洗技術的引入已在形成現(xiàn)在精密五金零件的 主要清洗趨勢 是目前替代 ODS 最好工藝路線 中國清洗行業(yè)的現(xiàn)狀我國到處 都在建設新的工廠和生產線 正在逐步成為 世界加工廠 巨大的市場需求 為工業(yè)清洗設備制造商和專業(yè)清洗劑生產供應商提供了快速發(fā)展的良機 目前 各種清洗設備生產制造經營企業(yè)已達 1000 多家 1 所以 農作物清洗機械的優(yōu)化 改進 創(chuàng)新是極其重要的 4 2 清洗機的結構及工作原理 2 1 清洗機的結構 設計的馬鈴薯清洗機主要由滾筒 傳動裝置 噴淋水管 電機 進出料斗 出泥斗等組成 通常稱為滾筒式馬鈴薯清洗機或鼠籠式馬鈴薯清洗機 電機固定 在機架上 主動軸從傳動系統(tǒng)中得到動力后帶動其上的摩擦輪轉動 摩擦輪緊貼 滾圈 摩擦輪與滾圈相互間產生的摩擦力驅動滾筒轉動 滾筒是帶有網面的內 壁有螺旋導軌的圓柱形圓柱筒 滾筒被四個支座支撐 2 2 馬鈴薯清洗機的工作原理 圖 1 總裝圖 Fig 1 Assembly Diagram 馬鈴薯清洗機的工作原理是馬鈴薯經進料斗進入到旋轉的滾筒內 噴頭進 行噴水 滾筒在水池中旋轉 滾筒旋轉時利用筒內壁螺旋導軌實現(xiàn)馬鈴薯的推 進 馬鈴薯沿滾筒壁向前運動 在運動過程中馬鈴薯不斷被水刷洗 馬鈴薯之 間的摩擦 翻轉間的刷洗 馬鈴薯與滾筒壁之間的磨擦 在共同作用下完成馬 鈴薯表面的清洗過程 以達到清洗的目的 在滾筒的下面設有淤泥清除口 3 總體方案的論證 滾筒清洗機機的清洗機器為主要實行機構 其性能的好壞直接影響清洗機 5 機的效率 還有傳動系統(tǒng)和集塵裝置也是清洗機機的主要機構 方案一 清洗機器傳動 由電動機經皮帶輪傳動主軸使摩擦輪高速旋轉 滾筒傳動 由電動機經鏈輪傳動帶動托輪 再以摩擦傳動滾筒 方案二 清洗機器傳動 由電動機經齒輪傳動主軸使摩擦輪高速旋轉 滾 筒傳動 由電動機經由皮帶輪傳動帶動托輪 再以齒輪傳動滾筒 方案三 清洗機器傳動 由電動機經鏈輪主軸使得摩擦輪高速旋轉 滾筒 傳動 由電動機經由齒輪傳動帶動托輪 再以齒輪傳動滾筒 方案一結構緊湊 布局合理 傳動簡單 可靠性高 使用壽命可以得到保 障 制造成本低 加工簡單 方案二 三效率比較低 加工成本高 經過三個 方案的比較 選用方案一 4 傳動方案的論證 4 1 方案一 齒輪傳動 圖 2 齒輪傳動 Fig 2 Gear Drive 齒輪傳動在本設計中優(yōu)勢體現(xiàn)在瞬時傳動比恒定 工作平穩(wěn) 傳動準確可 靠 適用于功率和速度范圍廣 傳動效率高 使用壽命長 但需專門設備制造 成本較高 4 2 方案二 帶傳動 帶傳動帶傳動在本設計中優(yōu)勢體現(xiàn)在緩沖和吸振 傳動平穩(wěn) 噪聲小 靠 摩擦力傳動 過載時帶與帶輪接觸面間發(fā)生打滑 可防止損壞其他零件 結構 簡單 制造 安裝和維護等均較為方便 成本低廉 但是不能保證準確的傳動 比 需要較大的張緊力 增大了軸和軸承的受力 帶的壽命較短 傳動效率較 低 4 3 方案三 鏈傳動 6 鏈傳動在本設計中優(yōu)勢體現(xiàn)在鏈傳動沒有彈性滑動和打滑 能保持準確的 平均傳動比 不需要很大的張緊力 作用在軸上的載荷較小 承載能力大 效 率高 0 95 0 98 同時 鏈傳動能吸振與緩和沖擊 結構簡單 加工成 本低廉 安裝精度要求低 適合較大中心距的傳動 并能在溫度較高 濕度較 大 油污較重等惡劣環(huán)境中工作 但是高速運轉時不夠平穩(wěn) 傳動中有沖擊和 噪聲 不宜在載荷變化很大和急促反向的傳動中使用 只能用于平行軸間的傳 動 安裝精度和制造費用比帶傳動高 2 圖 3 帶傳動 Fig 3 Belt Drive 圖 4 鏈傳動 Fig 4 Chain Drive 綜合分析上述三種方案 從傳動效率 傳動比范圍 傳動速度 制造成本 和安裝精度 傳動裝置外廓尺寸等方面綜合考慮 本設計課題的傳動方案采用 方案三 即采用鏈傳動 7 5 結構設計 5 1 選用電動機 電動機的容量 功率 選得是否合適 對電動機的工作和經濟性都有影響 當容量小于工作要求時 電動機不能保證工作裝置的正常工作 或電動機因長 期過載而過早損壞 容量過大則電動機的價格高 能量不能充分利用 且因經 常不在滿載下運動 其效率和功率因數(shù)都較低 造成浪費 根據(jù)設計 設 r1 為滾筒外壁半徑 r2 為滾筒內壁半徑 r3 為滾筒螺旋導軌外圈半徑 r4 為滾筒螺旋導軌內圈半徑 r5 為滾筒滾圈半徑 b 為滾圈長度 b1 為滾筒總長度 b2 為螺旋導軌總長度 取 mrrmrrmr 67 0 5 2 0 57 9 04321 bb41 7 滾筒外殼體積 1 3322121 057 57 09 5 3 rv 殼 摩擦圓體積 3322215 4 6 4 mbr圓 螺旋導軌體積 查表得 33 109 108 7kgmkg 橡 膠鑄 鐵 滾筒外殼質量 2 vm46 5 3殼鑄 鐵殼 摩擦圓質量 kgk5 108 4 03 圓鑄 鐵圓 8 螺旋導軌質量 滾筒總質量 滾筒重力 3 NgmG782 43 95860 總 清洗機機的最大裝載量 k1 件 工件所受重力 NgmG78 14 98 件件 滿載時每個托輪所受切向力 4 NF 7 20643cos 2 3 cos 件 滾筒線速度 5 smsDnvw 56 0 84 160 滾 滾筒所需功率 6 kwFP31 256 723 滾 查表得 93 0 鏈 輪 8 0 摩 擦 軸 承 9齒 輪 電動機至滾筒的總效率 7 8 09 08 3 軸 承摩 擦鏈 輪 電動機所需功率 8 kwP 21 0 2 0滾 所以選用電動機額定功率 kwm3 由于滾筒轉速不高 可選用 Y 系列三相異步電動機 根據(jù)額定功率選用 9 Y132M 8 型 5 2 機械傳動裝置的總體設計與計算 圖 5 機械傳動裝置 Fig 5 Mechanical Transmission Device 電動機選定后 根據(jù)電動機的滿載轉速n m 及工作軸的轉速n w 即 可確定傳動裝置的總傳動比 傳動裝置的計算 wmni 1 電動機轉速 i 710r 滾筒轉速 n6 2nw 傳動裝置的總傳動比 9 8 326 1 70 wmi 2 分配各級傳動比 因 取 321i 2 1 i 則 76 8 3 計算傳動裝置的運動參數(shù)和動力參數(shù) a 各軸轉速 1 軸 min 7101rn 2 軸 min 32i 22 ri 3 軸 1473 23r 10 滾筒轉速 min 14 3 74rn b 各軸功率 1 軸 kwP01 2 軸 kw79 23 2 鏈 輪 3 軸 03齒 輪 滾筒的滾動功率 kP7 29 7234 摩 擦 輪 c 各軸轉矩 軸 10 mNnT 5 401 350 5011 軸 P 78279 2922 將運動和動力參數(shù)計算結果整理并列于表 1 表 1 運動和動力參數(shù)表 Table 1 Kinematic and Dynamic Parameters Table 參數(shù) 1 軸 2 軸 轉速 710 322 1min r 功率 3 2 79kwP 轉矩 40 5 82 7NT 傳動比 2 2 2 2i 效率 0 93 0 93 5 3 機械傳動件的設計計算 5 3 1 鏈條的設計與計算 取小鏈輪齒數(shù) 15 Z 則大鏈輪齒數(shù) 取 11 5 37 22 i 382 Z 初定中心距 一般取 取 pa 0 0 pa0 11 以節(jié)距計的初定中心距 12 30 0 pap 鏈條節(jié)數(shù) 13 212121 ZZLp 4 358385 7 取 取偶 pL 計算額定功率 14 kwKPmlzA 8 1965 07 310 鏈 查表得 5 1AK 3 965 0 ml 查 表 并 用 線 性 插 值 得 為工況系數(shù) A 為齒數(shù)系數(shù) z 為鏈長系數(shù) lK 為排數(shù)系數(shù) m 根據(jù) 查得 應選用單排 12A 型滾子鏈 p 19 05mm01 Pn 鏈條長度 15 mpL68 15 98 計算中心距 查表 4 apckZa 2 21 245 0a 83850 9 實際中心距 一般 16 ac ca 04 2 m580 鏈條速度 smsPnZv 23 0 1065 94816 有效圓周力 17 NvFt 7 23 0 12 作用在軸上的力 F tAKF 20 1 5 N7 5 3 2 滾子鏈的靜強度計算 在低速 重載鏈傳動中 鏈條的靜強度占主要地位 如果仍用0 6m sv 額定功率曲線選擇計算 結果常不經濟 因為額定功率曲線上各點相應的條件 性安全系數(shù) S 為 8 20 遠比靜強度安全系數(shù)大 當進行耐疲勞和耐磨損工作能 力計算時 若要求的使命壽命過短 傳動功率過大 也需進行行鏈條的靜強度 驗算 5 鏈條靜強度計算公式為 6 QKSminSFA 18 式中 為靜強度安全系數(shù) 為工況系數(shù) AK 為排數(shù)系數(shù) m 為有效圓周力 F 并查表得 7 kN5217 6 1 AKmkNQ1 3in 所以 84 3 S 為許用安全系數(shù) 一般為 4 8 如果按最大尖峰載荷 來代替 進 maxFKA 行計算 則可為 3 6 8 若速度較低 從動系統(tǒng)慣性較小 不太重要的傳動或 作用力的確定比較準確時 可取小值 S 為單排鏈極限拉伸載荷 minQ 因為此傳動速度較低 可取最小值 取 4 S 所以 滿足要求 S 5 4 鏈輪基本參數(shù)和主要尺寸 鏈輪齒數(shù) 38 152 Z 配用鏈條的節(jié)距 mp0 9 配用鏈條的滾子外徑 d1 小鏈輪分度圓直徑 13 9 19 mZpd25 9sin0 1i58801 小鏈輪齒頂圓直徑 20 dpda 2 1mx1 m15 07 9 105 59 Za 6 11min1 5 2 取 da01 小鏈輪齒根圓直徑 mf 35 891 25 1 大鏈輪分度圓直徑 Zpd0sin i381021802 大鏈輪齒頂圓直徑 dpa 5 2mx2 m9 241 9 10 13 Zda 622min2 38 5 38 0 取 a42 大鏈輪齒根圓直徑 mdf 1 289 1302 鏈輪齒寬 bf5 查表得 為鏈條內節(jié)內寬7 所以 f1 pba 20 93 0 14 圖 6 齒形 Fig 6 Tooth 5 5 摩擦輪的設計與計算 馬鈴薯清洗機的工作原理是馬鈴薯經進料斗進最簡單的摩擦輪傳動是由兩 個直接接觸并相互壓緊的摩擦輪組成 靠兩輪接觸面所產生的摩擦力來傳遞運 動和動力 摩擦輪傳動結構簡單 傳動平穩(wěn) 噪聲小 有過載打滑保護作用 可無級調速 但由于在傳動中存在彈性滑動與打滑 傳動效率低 磨損快 不 能保持準確的傳動比 同時 作用在軸與軸承上的力較大 只宜于中小功率的 傳動 5 5 1 摩擦輪方案選擇 方案一 圓柱平摩擦輪傳動 圖 7 圓柱平摩擦輪傳動的特點與應用 a 結構簡單 制造容易 b 壓緊力大 宜用于小功率傳動 c 為了減小壓緊力 可將輪面之一用非金屬材料作覆面 d 大功率傳動 摩擦輪常采用淬火鋼 如 GCr15 淬硬至 60HRC 并 采用自動壓緊卸載環(huán) e 為降低兩軸的平行度要求 可將輪面之一制成鼓形 軸系剛性差時 亦應如此 10 方案二 圓柱槽摩擦輪傳動圓柱槽摩擦輪傳動的特點與應用 圖8 a 壓緊力較圓柱平摩擦輪傳動小 當 時 約為其 30 15 b 有幾何滑動 易發(fā)熱與磨損 故應限制溝槽高度為 06 4 hmd 15 15 c 加工和安裝要求較高 d 傳動比隨載荷和壓緊力的變化有少量變動 圖 7 圓柱平摩擦輪傳動 Fig 7 Cylindrical Flat Friction Wheel Drive 圖 8 圓柱槽摩擦輪傳動 Fig 8 Cylindrical Groove Friction Wheel Drive 方案三 端面摩擦輪傳動端面摩擦輪傳動的特點與應用 圖 9 a 結構簡單 容易制造 b 壓緊力大 有幾何滑動 易發(fā)熱和磨損 c 將小輪制成鼓形 可減少幾何滑動 降低安裝精度 d 軸向移動小輪 可實現(xiàn)正反向無機變速 但應避免在 附近運02 d 轉 e 要注意大輪的剛度 并控制二軸線的垂直度 11 16 圖 9 端面摩擦輪傳動 Fig 9 Friction Wheel Drive 綜合以上敘述和此次設計的結構要求 選擇第一種方案 5 5 2 摩擦輪的材料 摩擦輪材料應滿足彈性模量大 耐磨性好 接觸疲勞強度高 價格低且熱 處理及加工性能好等要求 選用原則 a 要求結構緊湊 傳動效率高時采用淬火鋼對淬火鋼或鋼對鋼 b 對于尺寸較大 轉速較低 且為干摩擦的開式傳動 一般選用鑄鐵對鑄 鐵或鑄鐵對鋼 c 要求傳動平穩(wěn) 不添加潤滑劑 噪聲小和摩擦系數(shù)高的場合 可選用鑄 鐵 或鋼 對酚醛層壓布材 皮革 橡膠或壓制石棉纖維等 12 根據(jù)此裝置的結構和設計需要 選用鑄鐵為材料 5 5 3 摩擦輪傳動的設計和計算 傳動比 4 62 i 摩擦系數(shù)查表取 05 載荷系數(shù) 取1 K K 齒寬系數(shù) ab 取4 02a 2 0 綜合彈性模量 13 21 1Ed 為主 從動輪材料的彈性模量1E2 17 查表得 MPaE5210 所以 MPad 55521 10 1 許用接觸應力查表得 H7 30 取 MPaH60 初算中心距 22 3 222 19 1 HadniPfKEi m1 7562019 4305 5 4 6 3 取 ma7 式中 為摩擦因數(shù) 查表取 f f 為傳遞功率 2P 為小摩擦輪轉速 n 摩擦輪寬度 mab154702 所以每個托輪的寬度 小摩擦輪直徑 miad 5 198 02 1 4 67 1 21 取 md 大摩擦輪直徑 ad134027021 實際中心距 23 md7021 主動轉距 NnPT 6 52 1935092 18 圖 10 摩擦傳動示意圖 Fig 10 Friction Drive Diagram 5 6 軸的設計和計算 5 6 1 軸的材料 軸的常用材料是優(yōu)質碳素鋼 如35 45和50 其中以45號鋼最為常用 根據(jù)本設計的要求 選45號鋼作材料 5 6 2 軸的結構設計 軸的結構設計是確定軸的合理外形和全部結構尺寸 為軸設計的重要步驟 由材料力學可知 軸的扭轉強度條件為 14 24 2 015936TnPTdW 式中 為軸的扭轉切應力 單位為 T Ma 為軸傳遞的轉矩 單位為 mN 為軸傳遞的功率 單位為 Pkw 為軸的轉速 單位為 nr in 為軸的抗扭截面系數(shù) 單位為 TW3 為許用扭轉切應力 單位為 Pa 由此推得實心圓軸的最小直徑 單位為 為min0d 19 25 33 6min0 2 1059nPCdT 式中 為計算常數(shù) C6 取決于軸的材料和受載情況 查表取 12 所以 mnPd8 452 1933mi0 當軸段上開有鍵槽時 應適當增大直徑以考慮鍵槽對軸的強度的削弱 時 單鍵槽增大 3 雙鍵槽增大 7 時 單鍵槽增大1 d10 5 7 雙鍵槽增大 10 15 最后應對 進行圓整 綜合以上取 md51 62 軸的結構設計如下圖 圖 11 主軸 Fig 11 Spindle 5 6 3 軸的強度校核 查資料選擇軸的材料為 45 號鋼 正火 硬度 170 217HB 抗拉強度 b 590Mpa s 295MPa 軸為水平放置 因本設計中軸為轉軸 軸主要受轉矩和彎矩 由于對滾筒有三個支撐輪限 制其水平移動 滾筒水平方向固定穩(wěn)定 所以此軸只在垂直方向有力的作用 水平方向沒有受力 軸的受力情況如圖 12 a 所示 計算彎矩 根據(jù) 材料力學 上的彎矩的公式 15 lFM 26 其中 20 所受的力 單位 N F 對應力臂 單位 m l a b c d 圖 12 軸的校核 Fig 12 Verification of the Shaft 由力矩平衡 可得 A 點的受力為 lFBCRA 同理可得 B 點的受力為 lACRB 由先前計算可知 C 點的受力 NF3 127 mllml BCAC100230 代入數(shù)據(jù)得 608 NRAF 663 3 NB 21 再代入公式 26 得 729 6 N mM 軸的彎矩圖見圖 12 b 所示 計算轉矩 根據(jù) 材料力學 轉矩公式 11 27 nPe 954 其中 該點處的轉矩 單位 N m M 某點處的的功率 單位 kw P 對應某點的轉速 單位 r min n 根據(jù)所得數(shù)據(jù)功率為 1 26kw 轉速 16r min 將數(shù)據(jù)代入得 635 65 N m CMeT 軸的扭矩圖見圖 12 c 所示 求當量彎矩圖 根據(jù) 機械設計 中的當量彎矩公式 16 28 22 T 式中 應力校正系數(shù) 對于不變的轉矩 取 對于脈 b1 動的轉矩 取 對于對稱循環(huán)的轉矩 取 1 b01 彎矩 單位 N m M 轉矩 單位 N m T 本設計滾筒連續(xù)工作 滾筒中的馬鈴薯重量相對穩(wěn)定 于是取公式 查 機械設計 表 16 3 得 b1 28 075 則當量轉矩 N m 1865 328 0 CT 以上數(shù)據(jù)代入 27 得 22 2 1786 9 CM 742 N m 當量彎矩圖見圖 12 d 所示 校核軸徑 所以設計的軸符合 mdbCC 506 42751 0 331 要求 由圖可知危險截面是 C 處 根據(jù) 材料力學 上的公式 11 tWT max 29 驗算軸的強度是否符合要求 對于工作機軸 tWT max 752 16 50 10 3 3 61Mpa 值查表得到 45 號鋼的 370Mpa 故此軸滿足要求 5 7 軸承蓋的設計與計算 螺釘連接式軸承蓋調整軸承間隙方便 密封性好 應用廣泛 軸承外徑 mD10 根據(jù)軸承外徑取螺釘直徑 d3 螺釘孔直徑 m10130 dD2505 25 2 0 90 8 1 1 4 取 9 mde20 32 D976 43 1 4 5 取 96 由結構確定 m 23 查表得 mb7 B8 D61 2 代號入下圖所示 圖 13 軸承蓋 Fig 13 Bearing Cap 5 8 聯(lián)軸器的計算與選擇 5 8 1 聯(lián)軸器的選用 這里選擇金屬滑塊聯(lián)軸器 金屬滑塊聯(lián)軸器是利用中間滑塊 在其兩側半 聯(lián)軸器端面的相應徑向槽內滑動 以實現(xiàn)兩半聯(lián)軸器的聯(lián)接 并補償兩軸的相 應位移 金屬滑塊聯(lián)軸器適應于低速重載的場合 且金屬滑塊聯(lián)軸器制造工藝 成熟 加工成本低 考慮到經濟性 這里選擇金屬滑塊聯(lián)軸器 5 8 2 聯(lián)軸器的型號和主要尺寸 從 機械傳動裝置設計手冊 的表 16 24 17 金屬滑塊聯(lián)軸器的主要尺寸 和特性參數(shù)可以查得 所以應選 WH7 軸孔直徑為 55mm 如圖 14 所示 24 圖 14 金屬滑塊聯(lián)軸器 Fig 14 Metal Slider Coupling 5 9 軸承的選擇和潤滑及其壽命計算 5 9 1 軸承類型選擇 軸承的選擇要考慮一下幾個因素 1 載荷的方向 大小和性質 向心軸承主要承受徑向載荷 推力軸承主要承受軸向載荷 當滾動軸承同 時承受徑向和軸向載荷時 可選用角接觸球軸承 圓錐滾子軸承 當軸向載荷 較小時可選用深溝球軸承 角接觸球軸承和圓錐滾子軸承需成對安裝使用 一 般滾子軸承比球軸承的承載能力大 且承受沖擊載荷的能力強 本設計中 載荷的方向同時來自軸向和徑向兩個方向 而且軸向載荷與徑 向載荷相比徑向載荷要遠遠大于軸向載荷 2 轉速 一般軸承的工作轉速應低于極限轉速 深溝球軸承 角接觸軸承和圓limn 柱滾子軸承的極限轉速較高 適用于高速運轉場合 推力軸承的極限轉速較低 本設計工作轉速只有 16 轉 分鐘 小于一般軸承的的極限轉速 可用任一 種軸承 3 支撐限位要求 固定支承限制兩個方向的軸向位移 可選用能承受雙向軸向載荷的軸承 單向限位支承可選用能承受單方向軸向載荷的軸承 游動支承軸向不限位 可 選用內 外圈不可分離的向心支承 本設計需要限制單向軸向位移 防止軸向 竄動 4 調心性能 當兩個軸承座孔同軸度不能保證或軸的撓度較大時 應選用調心性能好的 調心球軸承和調心滾子軸承 25 5 剛度要求 一般滾子軸承的剛度大 球軸承的的剛度小 角接觸球軸承 圓錐滾子軸 承采用預緊方法可以提高支承的剛度 本設計軸的徑向負荷較大 有來自滾筒 原料和水的壓力共同作用 對軸 承的剛度要求較高 并要能承受一定沖擊力 圓錐滾子軸承采用預緊方法可以 提高支承的剛度 根據(jù)計算出的軸的尺寸 可從 機械傳動裝置設計手冊 的 圓錐滾子軸承尺寸與性能參數(shù)表中選擇 18 所以 選擇 30311 型號的圓錐滾子 軸承 5 9 2 軸承壽命計算 對于選用的軸承需要進行可靠度和疲勞壽命的校核 根據(jù) 機械設計 可知 先計算當量動載荷 載荷分為軸向和徑向 但此 軸為水平放置 軸向力可以忽略不計 所以只受徑向力 由前面設計可知徑向 力為 1271 3N 19 當量動載荷的公式 arYFXP 30 式中 當量動載荷 NP 徑向載荷 N rF 軸向載荷 N a X Y 徑向動載荷系數(shù)和軸向動載荷系數(shù) 所以根據(jù) 機械設計 中表 18 7 可得本設計的當量動載荷的 X 和 Y 分別為 1 和 0 20 將數(shù)據(jù)代入得 3 127 P N 所以圓錐滾子軸承的基本額定壽命計算根據(jù)公式 21 rPCL610 31 式中 當量動載荷 N P 26 基本額定壽命 常以 106r 為單位 10L 壽命指數(shù) 球軸承 滾子軸承 3 310 若軸承的工作轉速為 r min 可求出以小時為單位的基本額定壽命公式 n hPCnLh 16700 32 代入數(shù)據(jù)得 hLh 31010 2785 4 9 應取 為軸承的預期使用壽命 根據(jù)本設計滾筒篩為 24 小時hL 10 連續(xù)使用的 不是滿載荷使用 中斷會引起比較嚴重的后果的機械 在 機械 設計 表 18 9 22 中查得預期壽命的推薦值為 故本設計選用軸承滿h10 足要求 由于在查圓錐滾子軸承的安裝參數(shù)中有一個參數(shù)是階梯軸的最小直徑 是 65mm 而設計中階梯軸只有 60mm 所以為使安裝的合理性和安全性 此處增 加一個軸肩擋圈 查 機械設計課程設計手冊 表 5 1 23 可查到 GB T886 1986 55 65 的軸肩擋圈 其輪廓圖如下圖所示 圖 15 軸肩擋圈 Fig 15 Shaft Shoulder Retaining Ring 5 9 3 軸承的潤滑 由于本設備使用于馬鈴薯與水混合時的清洗過程 而且滾筒要連續(xù)工作不 可能手工潤滑雖然轉速很低但長時間工作也會使內部溫度升高 所以要選擇耐 水和耐熱的油脂潤滑 查 機械設計課程設計手冊 表 7 2 知 可選用的性能 比較好的通用鋰基潤滑脂 GB T 7324 1994 由于工作機的轉速低 所以溫 度在 100 C 以下 所以根據(jù) 機械傳動裝置設計手冊 表 30 2 得 軸承座的 密封可采用墊密封的材料為天然橡膠的橡膠墊片 27 5 10 滾筒材料的選擇 筒體部分的質量占到整機的 70 80 因此筒體的材質和壁厚是決定設備 制作成本的重要因素 筒體的大小標準著規(guī)格和生產能力 筒體應具有足夠的 剛度和強度 在安裝和運行中應保持規(guī)范化 這對減小運轉阻力及功率消耗 減輕不均勻磨損 減少機械事故 保證長期安全高效運轉 延長回轉圓筒的壽 命都十分重要 必須根據(jù)這一要求來設計筒體 筒體的剛度主要是筒體截面在 較大力作用下 抵抗徑向變性的能力 同體的強度問題表現(xiàn)為筒體在載荷作用 下產生裂紋及變形 筒體材料一般用 A3 鋼 普通低合金鋼 其中以 16Mn 用的 較多 也可以用鍋爐鋼 要求耐腐蝕時 用不銹鋼 本設計中筒體材料選用 A3 鋼 6 結論 在本設計中 執(zhí)行工作的從動件能滿足生產工藝提出的運動形式 運動規(guī) 律 功能范圍和運動性能等諸方面的具體要求 結構簡單 尺寸大小適度 在 整體布置上占有空間小 布局緊湊 制造加工容易 維修拆裝方便 工作中穩(wěn) 定可靠 使用安全 具有足夠的壽命 滾筒與電動機的運動方式 功率 轉矩 及其載荷特性能夠相互協(xié)調 與其他相鄰機構的銜接正常 傳動運動和力可靠 不會發(fā)生運動干涉 本機符合生產的需要 具有較高的生產率和經濟效益 7 總結 為期三個多月的畢業(yè)設計已經接近尾聲 回顧整個過程 我深有感受 在 設計過程中 我翻閱了很多與我課題相關的資料 同時將以前所學的有直接聯(lián) 系的相關專業(yè)科目認真的溫習了一遍 豐富了許多理論方面的知識 這次設計 使我四年中學到的基礎知識得到了一次綜合的應用 使學過的知識結構得到了 科學的組合 同時也從理論到實踐發(fā)生了一次質的飛躍 可以說這次設計是理 論知識與實踐運用之間相互過渡的橋梁 是我們即將踏上工作崗位的臺階 在畢業(yè)設計的過程中 我發(fā)現(xiàn)自身的許多不足 理論知識不夠扎實 設計 經驗不足 同時又缺乏實踐工作的磨礪 從而導致在設計時難以做出正確的選 擇 對課題的內容茫然不知所措 對資料的應用也不夠確切 對設計產品的具 體形狀 運作方式 性能指標也不能有一個準確的定位 缺乏對具體產品的想 象力 這一切都可能導致我本次設計有不足之處 28 參考文獻 1 黃大宇 梅瑛 機械設計課程設計 M 吉林 吉林大學出版社 2006 10 25 2 成大先 機械設計手冊 單行版 機械傳動 M 北京 化工工業(yè)出版社 2004 4 5 3 成大先 機械設計手冊 單行版 軸及其聯(lián)接 M 北京 化工工業(yè)出版社 2004 17 4 成大先 機械設計手冊 單行版 軸承 M 北京 化工工業(yè)出版社 2004 23 24 5 濮良貴 紀名剛 機械設計 M 北京 高等教育出版社 2001 5 6 6 沈世德 機械原理 M 北京 機械工業(yè)出版社 2001 10 12 7 瞿燕南 機械制造技術 M 北京 機械工業(yè)出版社 2001 19 8 徐 灝 機械設計手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1991 13 14 9 機械工程手冊 電機工程手冊編輯委員會 機械工程手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1995 20 21 10 徐 灝 新編機械設計師手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1995 23 11 胡家秀 機械零件設計實用手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1999 11 12 12 李益民 機械制造工藝設計手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1995 16 20 13 張耀宸 機械加工工藝設計手冊 M 北京 航空工業(yè)出版社 1987 24 14 Kuehnle M R Toroidal Drive Combines Concepts Product Engineering M Aug 1979 21 15 Zhang C WangH Robust design of assembly and machining tolerance allocations 1IE M Transactions 1998 17 20 16 孟憲源 現(xiàn)代機構手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1994 22 17 徐錦康 機械設計 M 北京 高等教育出版社 2004 19 24 18 吉衛(wèi)喜 機械制造技術 M 北京 機械工業(yè)出版社 2001 22 23 19 機械制圖 大連理工大學工程畫教研室 M 北京 高等教育出版社 2002 7 15 20 卜炎 機械傳動裝置手冊 上冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1999 21 25 21 劉鴻文 材料力學 M 北京 高等教育出版社 2005 4 18 22 吳宗澤 機械設計實用手冊 M 北京 化學工業(yè)出版社 2003 15 23 陳旭俊主編 工業(yè)清洗機及清洗技術 M 北京 化學工業(yè)出版社 2005 2 29 致 謝 在整個設計過程中 高老師總是耐心地給我們講解有關方面的知識 及時 了解我們設計中遇到的難題 使我們在短時間內完成設計工作 同時她還教導 我們不管是在以后的工作還是學習中 都要保持治學嚴謹?shù)膽B(tài)度 在歷經兩個 多月的設計過程中 她一直為我熱心地指導 經常為我解答一系列的疑難問題 以及指導我設計思路 另外 本次畢業(yè)設計的圓滿結束 也離不開我們本小組 其他成員的幫助 我和他們在一起做畢業(yè)設計時 經?；ハ嘟涣?共同探討問 題 從中我也得到了他們的許多幫助 在此 我衷心地向各位指導老師和我同 組人表示感謝